Company News

美科学家首次造出无半导体的晶体管

2018-10-10

美国科学家首次操作纳米标准的绝缘体氮化硼以及金量子点,实现量子隧穿效应,制造出了没有半导体晶体管。该成就有望开启新的电子设备时代。     

几十年来,电子设备变得越来越小,科学家们现已能将数百万个半导体集成在单个硅芯片上。该研究的率领者、密歇根理工大学的物理学家叶跃进(音译)暗示:“以今朝的技能成长形势看,10年到20年间,这种晶体管不行能变得更小。半导体尚有另一个先天不敷,即会以热的形式挥霍大量能源。”          

科学家们实验利用差异质料和半导体设计要领来办理上述问题,但都与硅等半导体有关。2007年,叶跃进开始另辟门路,Titanium carbide powder,制造没有半导体的晶体管。叶跃进说:“我的想法是用纳米标准的绝缘体并在其顶部安顿纳米金属来制造晶体管,我们选择了氮化硼碳纳米管(BNNTs)做基座。”随后,他们利用激光,将直径为3纳米宽的金量子点(QDs)置于氮化硼碳纳米管顶端,形成了量子点—氮化硼碳纳米管(QDs-BNNTs)。对付金量子点来说,氮化硼碳纳米管是完美的基座,其尺寸小、可控并且直径一致,同时还绝缘,也能对其上的量子点巨细举办限制。                           

研究人员同橡树岭国度尝试室(ORNL)的科学家们联袂相助,在室温下让量子点—氮化硼碳纳米管两头的电极通电。有趣的工作产生了:电子很是准确地从一个量子点跳到另一个量子点这就是量子隧穿效应。叶跃进暗示:“这种设备的不变性很是好。”                       

叶跃进团队操作这一设备制造出了一种晶体管,无定型硼粉氮化硅,个中没有半导体的“身影”。当施加足够的电压时,其会打开到导电状态;当电压低或封锁时,它会规复到其天然的绝缘体状态。并且,这一设备没有“丧家之犬”:没有来自金量子点的电子逃进绝缘的氮化硼碳纳米管内,因此,地道会一直保持冷的状态。而硅常碰着泄露,使电子设备中的大量能量以热的形式被挥霍掉。                


密歇根理工大学的物理               

学家约翰·雅什查克为新的晶体管研究出了理论框架。他暗示,此前也有其他科学家操作量子隧穿制造出了晶体管,氮化硅,但这些设备只在液氦温度(4.2K)下事情,而新设备则可以在室温下事情。            

叶跃进的金—纳米管设备的奥秘就在于“小”:其仅有1微米长、20纳米宽。雅什查克表明道:“这个金岛的宽度必需在纳米级别,这样才气在室温下节制电子。假如它们太大,有许多电子可以在其上活动。从理论上而言,当电极之间的间隔近到几分之一微米时,这些地道可以小到靠近零。”